Σωλήνες HDPE – περιγραφή και χαρακτηριστικά

Το περιεχόμενο του άρθρου



Σε αυτό το άρθρο: Μια ιστορία των σωλήνων πολυαιθυλενίου Ποια είναι η διαφορά μεταξύ LDPE και HDPE; χαρακτηριστικά πολυαιθυλενίου χαμηλής πίεσης (υψηλή πυκνότητα) · Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των σωλήνων HDPE. τεχνολογία για την παραγωγή σωλήνων από πολυαιθυλένιο χαμηλής πίεσης · εξαρτήματα για σωλήνες πολυαιθυλενίου.

Σωλήνες HDPE - περιγραφή και χαρακτηριστικά

Το πλαστικό με τη μορφή σιφονιού κουζίνας για την αποστράγγιση του νερού άρχισε να θίγει τις επικοινωνίες στα σπίτια και τα διαμερίσματα μας γύρω στη δεκαετία του ’80, αντικαθιστώντας πλήρως τα παλαιότερα δημοφιλή σιφόνια χάλυβα και χυτοσιδήρου. Στα μέσα της δεκαετίας του ’90, πλαστικοί σωλήνες απροσδόκητα έγιναν υδραυλικοί σωλήνες, ελκυστικοί για την καινοτομία, το χαμηλό βάρος, την τιμή και την απόλυτη αντίσταση στη διάβρωση. Φαίνεται ότι μετά από περισσότερα από 15 χρόνια παρουσίας στη ρωσική αγορά, οι σωλήνες πολυαιθυλενίου θα έπρεπε να είναι εξοικειωμένοι με τους ιδιοκτήτες σπιτιού, αλλά ορισμένοι από αυτούς εξακολουθούν να αντιμετωπίζουν πλαστικά στο σύστημα παροχής νερού με δυσπιστία και υποψία. Προσφέρουμε να διερευνήσουμε τα χαρακτηριστικά πολυαιθυλενίου χαμηλής πίεσης και σωλήνων από αυτό.

Ιστορία σωλήνων πολυαιθυλενίου

Το πολυαιθυλένιο, όπως και άλλοι τύποι πλαστικών, αποκτήθηκε τυχαία. Το 1898, ο Hans von Pechmann, ένας Γερμανός φυσικός, πραγματοποίησε ένα άλλο στάδιο έρευνας για το διαζομεθάνιο, το οποίο είχε αποκτήσει τέσσερα χρόνια νωρίτερα, μια μάλλον επικίνδυνη ουσία χημικής προέλευσης. Μετά από ένα πείραμα με θέρμανση διαζωμεθανίου, ο von Pechmann ανακάλυψε μια λευκή, κηρώδη ουσία στο κάτω μέρος της φιάλης, η οποία αποδείχθηκε πολυαιθυλένιο ή, όπως το ονόμασε ο χημικός, πολυμεθυλένιο. Στις αρχές του 20ου αιώνα, δεν υπήρχε βιομηχανική ανάγκη για πολυαιθυλένιο Pehmann ανοιχτού κώδικα, οπότε η δημιουργία του ξεχάστηκε για 37 χρόνια.

Μετά τον Πρώτο Παγκόσμιο Πόλεμο, μεγάλοι βιομηχανικοί άρχισαν να αναζητούν νέα υλικά για τη μόνωση ηλεκτρικών καλωδίων, αναθέτοντας την ανάπτυξή τους σε χημικά εργαστήρια. Ενεργώντας στο πλαίσιο μιας τέτοιας παραγγελίας, οι Βρετανοί χημικοί Reginald Gibson και Eric Fawcett στο εργαστήριο της χημικής ανησυχίας “Empire of the Chemical Industry” (Imperial Chemical Industries) ανακάλυψαν το πολυαιθυλένιο – τοποθετώντας ένα μείγμα αιθυλενίου και βενζαλδεϋδης σε θάλαμο πίεσης, ενεργώντας σε αυτό με πίεση εκατοντάδων ατμοσφαιρών. Οι χημικοί θεώρησαν ότι η ληφθείσα λευκή ουσία που μοιάζει με κερί ήταν λάθος κατά τη διάρκεια του πειράματος, ειδικά επειδή δεν κατάφεραν να επανακτήσουν πολυαιθυλένιο – κατά τη διάρκεια του πρώτου πειράματος, ο αέρας εισήλθε κατά λάθος στο θάλαμο πίεσης, οι πειραματιστές δεν το έλαβαν υπόψη.

Εργαστήριο ICI Εργαστήριο ICI

Αφού διερεύνησε μια ουσία που λήφθηκε κατά λάθος από τους Gibson και Fawcett, ο χημικός Michael Perrin, ο οποίος εργάστηκε επίσης για την ανησυχία της ICI, αποφάσισε να δημιουργήσει μια τεχνολογία που θα καθιστούσε δυνατή την απόκτηση πολυαιθυλενίου σε βιομηχανική κλίμακα. Η Perrin χρειάστηκε τέσσερα χρόνια για να αναπτύξει την τεχνολογία (άρχισε να ερευνά το πολυαιθυλένιο το 1935) και στέφθηκε με επιτυχία μόνο το 1939 – η ICI έλαβε αυτό το έτος δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για την παραγωγή πολυαιθυλενίου υψηλής πίεσης (χαμηλής πυκνότητας). Κατά τη διάρκεια του Β ‘Παγκοσμίου Πολέμου, η παραγωγή πολυαιθυλενίου επεκτάθηκε – αυτό το πλαστικό χρησιμοποιήθηκε για τη μόνωση ομοαξονικών καλωδίων ραντάρ. Από το 1944, οι συσκευασίες πολυαιθυλενίου έχουν ζήτηση στις Ηνωμένες Πολιτείες μεταξύ των ιδιοκτητών αλυσίδων καταστημάτων λιανικής..

Το πολυαιθυλένιο υψηλής πίεσης είχε αρκετά υψηλή απαλότητα και πλαστικότητα, επομένως ήταν ιδανικό για την παραγωγή συσκευασιών για προϊόντα συσκευασίας που αγοράστηκαν από πελάτες. Ωστόσο, δεν ήταν κατάλληλο για χρήση σε δίκτυα επικοινωνίας που μεταφέρουν ζεστό νερό – οι πειραματικοί σωλήνες που δημιουργήθηκαν από αυτό το πολυμερές δεν επέτρεψαν στο νερό να περάσει, αλλά δεν ήταν σε θέση να συγκρατήσουν αέρια, καθώς οι διαμοριακοί δεσμοί στο LDPE δεν είναι αρκετά ισχυροί.

Παραγωγή φιλμ πολυαιθυλενίου

Το 1951, οι χημικοί Paul Hogan και Robert Banks, που εργάστηκαν για την Phillips Petroleum Corporation, ανέπτυξαν έναν καταλύτη για τον πολυμερισμό πολυαιθυλενίου, τριοξειδίου του χρωμίου. Παρουσία καταλύτη, το πολυαιθυλένιο θα μπορούσε να παραχθεί σε πιο μέτρια πίεση και θερμοκρασία. Η χρήση νέων καταλυτών στην παραγωγή κόκκων πολυαιθυλενίου έχει δημιουργήσει τη δυνατότητα δημιουργίας πλαστικών σωλήνων για την παροχή κρύου και ζεστού νερού, καθώς και για επικοινωνίες αποχέτευσης. Δύο χρόνια αργότερα, ο Γερμανός χημικός Karl Ziegler δημιούργησε καταλυτικά συστήματα βασισμένα σε οργανοαργιλικές ενώσεις και αλογονίδια τιτανίου, τα οποία κατέστησαν δυνατή την απόκτηση πολυαιθυλενίου χαμηλής πίεσης (υψηλής πυκνότητας), η οποία χαρακτηρίζεται από υψηλότερη ακαμψία και αντοχή από το LDPE. Στη δεκαετία του ’70, το σύστημα καταλύτη Ziegler αναπληρώθηκε με νέους τύπους, οι οποίοι κατέστησαν δυνατή, μεταξύ άλλων, την παραγωγή ενός ευρέος φάσματος ρητινών πολυαιθυλενίου.

Κόκκοι πολυαιθυλενίου χαμηλής πίεσης

Χαρακτηριστικά πολυαιθυλενίου χαμηλής πίεσης

Αυτό το πολυαιθυλένιο παράγεται χρησιμοποιώντας τεχνολογίες αέριας φάσης, εναιωρήματος και διαλύματος, ο πολυμερισμός γίνεται υπό πίεση από 1 έως 5 kg / cm2. Έχει πυκνότητα άνω των 0,941 g / cm3, είναι αρκετά άκαμπτο και, λόγω της κρυσταλλικής δομής του, είναι ελαφρώς διαφανές ή αδιαφανές. Λόγω της αδύναμης διακλάδωσης των μοριακών δεσμών, οι διαμοριακές δυνάμεις παρέχουν υψηλή αντοχή σε εφελκυσμό σε πολυαιθυλένιο χαμηλής πίεσης. Το σημείο τήξης είναι περίπου 130 ° C, που είναι 20 ° υψηλότερο από αυτό του LDPE, αλλά αυτό καθιστά το πολυαιθυλένιο ανθεκτικό στις θερμοκρασίες θέρμανσης κατά τη λειτουργία των τελικών προϊόντων (περίπου 121 ° C).

Σε σύγκριση με το πολυαιθυλένιο υψηλής πίεσης, η διαπερατότητα υγρασίας και αερίου του HDPE είναι 5 φορές χαμηλότερη, έχει μεγαλύτερη χημική αντοχή στα λίπη και τα έλαια. Όπως το LDPE, είναι ευαίσθητο σε περιβαλλοντικές ρωγμές, αλλά οι βαθμοί LDPE υψηλού μοριακού βάρους δεν έχουν αυτό το μειονέκτημα. Ανάλογα με την επωνυμία, το HDPE είναι ανθεκτικό σε χαμηλές θερμοκρασίες από -50 ° C και κάτω.

Η χρήση σωλήνων από πολυαιθυλένιο

Μια μεγάλη γκάμα προϊόντων παράγεται από πολυαιθυλένιο υψηλής πίεσης – σακούλες και φιλμ συσκευασίας για αλυσίδες λιανικής, σωλήνες, μόνωση ηλεκτρικών καλωδίων υψηλής τάσης, διάφορα πλέγματα, δεξαμενές και δοχεία, καπάκια μπουκαλιών PET, εξαρτήματα επίπλων, αξεσουάρ για αυτοκίνητα, παιδικά παιχνίδια και παιχνίδια συγκροτήματα, έπιπλα κ.λπ..

Στη Ρωσία, το πρωτογενές πολυπροπυλένιο χαμηλής πίεσης παράγεται στις επιχειρήσεις της OOO Stavrolen, της OAO Kazanorgsintez, που εισάγεται από την Ευρώπη και την Ασία, δευτερεύουσα (προέρχεται από ανακυκλώσιμα υλικά) – παράγεται από διάφορους μικρούς κατασκευαστές.

Εγκατάσταση σωλήνων αποχέτευσης HDPE

Χαρακτηριστικά των σωλήνων HDPE

Πλεονεκτήματα των σωλήνων πολυμερούς χαμηλής πίεσης (υψηλής πυκνότητας):

  • Έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής – τουλάχιστον 40 χρόνια. Μια τέτοια περίοδος καθορίστηκε αρχικά κατά τη διάρκεια της ανάπτυξής τους στη δεκαετία του 50 του περασμένου αιώνα..
  • Δεν υπόκεινται σε διαβρωτικές και χημικές επιδράσεις, δηλαδή δεν απαιτούν ανανεώσιμη καθοδική προστασία όταν τοποθετούνται στο έδαφος, δηλαδή δεν απαιτούν συντήρηση.
  • Με τα ίδια χαρακτηριστικά, το κόστος των σωλήνων πολυαιθυλενίου είναι χαμηλότερο από αυτό του χάλυβα.
  • Λόγω της σταθερής απαλότητας των εσωτερικών επιφανειών, η κλίμακα και η λάσπη δεν συσσωρεύονται σε αυτές, αντίστοιχα, η εσωτερική διάμετρος δεν αλλάζει καθ ‘όλη τη διάρκεια ζωής.
  • Έχουν χαμηλή θερμική αγωγιμότητα – η απώλεια θερμότητας και ο βαθμός συμπύκνωσης στην εξωτερική επιφάνεια είναι εξαιρετικά μικρές.
  • Σε περίπτωση κατάψυξης του υγρού εντός του σωλήνα HDPE, δεν θα συμβεί καταστροφή της δομής, καθώς η διάμετρος του σωλήνα θα αυξηθεί κάτω από τη διάμετρο του κατεψυγμένου υγρού (κατά 5-7% του αρχικού) και θα επιστρέψει στο προηγούμενο μετά την απόψυξη του μεταφερόμενου υγρού.
  • Το βάρος των σωλήνων είναι 6 φορές χαμηλότερο από το βάρος των χαλύβδινων σωλήνων της ίδιας διαμέτρου και της μέγιστης πίεσης λειτουργίας, γεγονός που διευκολύνει σημαντικά τη μεταφορά και την εγκατάσταση.
  • Υψηλή αντοχή στο νερό σφυρί, που παρέχεται από χαμηλό συντελεστή ελαστικότητας των σωλήνων HDPE.
  • Η συγκόλληση σωλήνων πολυαιθυλενίου είναι πολύ πιο εύκολη, ταχύτερη και φθηνότερη από τους χαλύβδινους σωλήνες. Επιπλέον, οι συγκολλημένοι σύνδεσμοι σωλήνων HDPE δεν χάνουν την αξιοπιστία τους με την πάροδο του χρόνου..
  • Πλήρης περιβαλλοντική ασφάλεια, λόγω των οποίων επιτρέπονται οι σωλήνες πολυαιθυλενίου σε αγωγούς που τροφοδοτούν τον πληθυσμό με πόσιμο νερό.

Εγκατάσταση σωλήνων HDPE

Μειονεκτήματα των σωλήνων πολυαιθυλενίου:

  • Περιορισμοί στη θερμοκρασία του μεταφερόμενου υγρού, γεγονός που καθιστά δύσκολη τη χρήση τους σε συστήματα θέρμανσης και παροχής ζεστού νερού.
  • Ειδική τεχνολογία συναρμολόγησης.
  • Σε σύγκριση με αυτούς, οι σωλήνες από χάλυβα και χυτοσίδηρο έχουν υψηλότερα μηχανικά χαρακτηριστικά. Η διάρκεια ζωής των πολυμερών σωλήνων που τοποθετούνται στο έδαφος εξαρτάται από τον τύπο του τοπικού εδάφους (η κινητικότητά του).
  • Η απόδοσή τους μειώνεται υπό την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας (ο βαθμός αντοχής στην υπεριώδη ακτινοβολία εξαρτάται από τους καταλύτες που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή πρώτων υλών – κόκκους HDPE).

Αγωγοί αποχέτευσης από πολυαιθυλένιο

Τεχνολογία παραγωγής σωλήνων HDPE

Η γραμμή παραγωγής σωλήνων πολυαιθυλενίου βρίσκεται σε σχετικά μικρή περιοχή – περίπου 100 μέτρα2.

Κόκκοι HDPE ορισμένου βαθμού χύνονται στη χοάνη εξωθητή, θερμαίνονται στη θερμοκρασία τήξης και πλαστικοποιούνται. Το τετηγμένο πολυαιθυλένιο τροφοδοτείται στην ευθεία κεφαλή του εξωθητή, περνώντας στην είσοδό του μέσω των διχτυών φίλτρου και του πλέγματος στο οποίο είναι εγκατεστημένος ο άξονας (βελτιστοποιημένο κωνικό ακροφύσιο). Το τετηγμένο πολυαιθυλένιο περιβάλλει το άξονα αναλογικά και προχωρά στη μήτρα του μελλοντικού σωλήνα, όπου παίρνει τη μορφή σωλήνα δεδομένης διαμέτρου. Το σώμα του μαντρελιού διαθέτει ενσωματωμένο ακροφύσιο για την παροχή πεπιεσμένου αέρα που ψύχει τα τοιχώματα του σωλήνα πολυαιθυλενίου στην έξοδο από τη μήτρα.

Σωλήνες HDPE - περιγραφή και χαρακτηριστικά

Ο σκληρυμένος σωλήνας τραβιέται από τον εξωθητή χρησιμοποιώντας μια ειδική συσκευή, της οποίας η διάμετρος πιασίματος αντιστοιχεί στη διάμετρο του σωλήνα. Η συσκευή εξάτμισης οδηγεί το σωλήνα μέσω της μονάδας ψύξης, όπου ο ιστός του εκτίθεται σε ρεύματα νερού από τα ακροφύσια.

Ο έλεγχος του πάχους του τοιχώματος και η απουσία στρεβλώσεων του γεωμετρικού σχήματος του σωλήνα πραγματοποιείται από μια συσκευή μέτρησης χωρίς επαφή. Πίσω από αυτήν είναι μια συσκευή σήμανσης που εφαρμόζει κατάλληλη σήμανση στο σώμα του σωλήνα HDPE με ανάγλυφο ή εκτύπωση.

Σωλήνες HDPE - περιγραφή και χαρακτηριστικά

Εάν ένας σωλήνας παράγεται με διάμετρο που ξεπερνά τα 125 mm, τότε μετά τη σήμανση κόβεται σε κομμάτια του απαιτούμενου μήκους χρησιμοποιώντας ένα κινητό γκιλοτίνα ή ένα κυκλικό πριόνι, ακολουθώντας κατά μήκος του ιστού του σωλήνα με την ταχύτητα του τραβήγματος από τον εξωθητή. Σωλήνες μικρότερης διαμέτρου συλλέγονται από το κουρδιστήρι σε πηνία.

Σωλήνες HDPE - περιγραφή και χαρακτηριστικά

Εκτός από τα δομικά χαρακτηριστικά της κεφαλής του εξωθητή, τα ποιοτικά χαρακτηριστικά του σωλήνα πολυαιθυλενίου επηρεάζονται από τη θερμοκρασία του τήγματος, την ταχύτητα της ροής και του σχεδιασμού του. Κατά τη διαδικασία της ροής, τα λιωμένα μόρια HDPE υφίστανται προσανατολισμό, ο οποίος επηρεάζει την αξονική συρρίκνωση του σωλήνα μετά την έξοδο από τον εξωθητή, καθώς και ανισοτροπία (παρουσία τραχύτητας στην επιφάνεια του τελικού σωλήνα). Ο βαθμός αξονικής συρρίκνωσης ενός σωλήνα πολυαιθυλενίου εξαρτάται επίσης από την ταχύτητα της έλξης του – εάν είναι υψηλότερος από την ταχύτητα του τήγματος στην έξοδο, τότε αυξάνεται η αξονική συρρίκνωση και η αραίωση των τοιχωμάτων.

Η ένταση της παροχής πεπιεσμένου αέρα (βαθμονόμηση πίεσης) εξαρτάται από τη διάμετρο, το πάχος του τοιχώματος του σωλήνα, από τα χαρακτηριστικά του δεδομένου βαθμού πολυμερούς και τη θερμοκρασία του τήγματος του στον εξωθητή. Η βαθμονόμηση της πίεσης του αέρα ρυθμίζεται όταν η πρώτη παρτίδα του σωλήνα βγαίνει από τον εξωθητή με πειραματικό συντονισμό. Εάν η πίεση του αέρα είναι ανεπαρκής, τότε θα παρατηρηθούν αισθητοί κυματισμοί στα τοιχώματα των σωλήνων, εάν είναι υπερβολική, η αυξανόμενη τριβή θα προκαλέσει πολλαπλές μικροπραγίδες, οι οποίες θα μειώσουν σημαντικά την αντοχή των τοιχωμάτων του σωλήνα.

Εξαρτήματα για σωλήνες πολυαιθυλενίου

Χρησιμοποιούνται τρεις τύποι εξαρτημάτων για τη σύνδεση σωλήνων HDPE – για συγκόλληση με πισινό (χωρίς χρήση ηλεκτρικής σπείρας), για ηλεκτρικά εξαρτήματα συγκόλλησης και συμπίεσης.

Τα εξαρτήματα συγκόλλησης με άκρη (βύσματα) επιτρέπουν τη συγκόλληση των σωλήνων. Η συγκόλληση με πισινό γίνεται με την ακόλουθη σειρά: αναβοσβήνει τα άκρα των σωλήνων και των εξαρτημάτων. θέρμανση των τμημάτων που πρόκειται να συγκολληθούν με μια ηλεκτρική συσκευή θέρμανσης σε κατάσταση ιξώδους ρευστότητας · αφαίρεση της συσκευής θέρμανσης και σύνδεση των προς συγκόλληση εξαρτημάτων υπό πίεση. Είναι σημαντικό να συνδέσετε το εξάρτημα και τον σωλήνα μεταξύ τους το συντομότερο δυνατό μετά την αφαίρεση της συσκευής θέρμανσης, αποτρέποντας την ψύξη του πλαστικού. Επίσης, για να διασφαλιστεί μια ισχυρή και αξιόπιστη ραφή, είναι απαραίτητο να εξαλειφθεί πλήρως η πιθανότητα εισόδου σωματιδίων σκόνης στη ραφή..

Σωλήνες συγκόλλησης από πολυπροπυλένιο

Τα εξαρτήματα HDPE που προορίζονται για ηλεκτρική συγκόλληση παρέχονται με ενσωματωμένους θερμοσίφωνες (ηλεκτρικές αντιστάσεις) – όταν παρέχεται ηλεκτρικό ρεύμα στο καλώδιο, η θέρμανσή του προκαλεί τήξη του πολυμερούς στις περιοχές αρθρώσεων. Μόλις συνδεθεί το εξάρτημα και ο σωλήνας, η παροχή τάσης διακόπτεται και δημιουργείται σύνδεση υψηλής στεγανότητας. Τα εξαρτήματα ηλεκτροσυγκόλλησης συγκολλούνται σε σωλήνες πολυμερούς χρησιμοποιώντας ειδικές μηχανές συγκόλλησης που σας επιτρέπουν να προσαρμόσετε τη λειτουργία συγκόλλησης ανάλογα με τις διαστάσεις του σωλήνα και το εξάρτημα που θα κοπεί σε αυτόν. Αυτή η μέθοδος συγκόλλησης είναι ιδιαίτερα χρήσιμη κατά την επισκευή δυσπρόσιτων τμημάτων αγωγών..

Ηλεκτροσυγκόλληση σωλήνων HDPE

Η κατασκευή ενός πλαστικού αγωγού που χρησιμοποιεί εξαρτήματα συμπίεσης είναι πολύ απλή, καθώς δεν απαιτεί πρόσθετη προετοιμασία σωλήνων HDPE. Τα εξαρτήματα συμπίεσης συνδέονται με σωλήνες χωρίς αποσυναρμολόγηση στα συστατικά μέρη τους – η λαστιχένια σφραγίδα συμπιέζεται από το χιτώνιο συμπίεσης στη θέση στην οποία είναι απαραίτητο με τον ταυτόχρονο περιορισμό της συμπίεσης, αποτρέποντας έτσι τις παραμορφώσεις των σωλήνων και ο δακτύλιος σύσφιξης ενός ειδικού σχεδιασμού δεν θα επιτρέψει την εξασθένιση της σύνδεσης. Η εγκατάσταση του αγωγού με σύνδεση εξαρτημάτων συμπίεσης μπορεί να πραγματοποιηθεί οποιαδήποτε στιγμή του έτους, συμπεριλαμβανομένων και σε αρνητικές θερμοκρασίες, ενώ όλο το εύρος της εργασίας είναι διαθέσιμο για εκτέλεση από άτομο χωρίς ειδική εκπαίδευση..

Εξαρτήματα συμπίεσης για σωλήνες πολυαιθυλενίου

Βαθμολογήστε το άρθρο
( No ratings yet )
Κοινοποίηση σε φίλους
Συμβουλές για οποιοδήποτε θέμα από ειδικούς
Πρόσθεσε ένα σχόλιο

Κάνοντας κλικ στο κουμπί "Υποβολή σχολίου", αποδέχομαι την επεξεργασία προσωπικών δεδομένων και αποδέχομαι την πολιτική απορρήτου